نانو پوشش‌ها و تحول زندگی انسان مدرن

به گزارش خبرنگار گروه علم و فناوری خبرگزاری آنا؛ نانوفناوری یا نانوتکنولوژی به استفاده از مواد در ابعاد اتمی، مولکولی و فرامولکولی در کاربردهای صنعتی گفته می‌شود. فناوری نانو ممکن است بتواند بسیاری از مواد و دستگاه‌های جدید را با طیف گسترده‌ای از کاربردها در برای مثال نانوپزشکی،نانو الکترونیک، تولید انرژی مواد زیستی و محصولات مصرفی ایجاد کند. نانو در زندگی انسان امروزی به‌قدری رسوخ داشته که می‌توان این علم پیچیده و جالب را جزء جدانشدنی جهان تکنولوژی و فناوری دانست. در این گزارش تلاش می‌کنیم درباره استفاده نانو در پوشش‌های ساختمانی و فیلترهای نانویی اطلاعات بیشتری را ارائه دهیم.

مزایای استفاده از نانوپوشش‌ها چیست؟

لایه‌نشانی محصولات و اقلام متنوع با نانوپوشش‌ها مزایایی بسیاری از جمله افزایش طول عمر، آنتی‌باکتریال و افزایش مقاومت می‌شود.

ضخامت نانوپوشش‌ها معمولا بین یک تا ۱۰۰ نانومتر است و وقتی روی سطحی قرار می‌گیرد، ویژگی‌هایی چون مقاوت در برابر خوردگی، خراشیدگی، دفع آب، عایق صوت، عایق حرارتی و... را به سطح می‌بخشد. نانوپوشش‌ها در صنایع هوافضا، پزشکی، دریایی، نفت و دفاعی کاربرد دارند با این حال وسایل روزمره را نیز با این پوشش‌ها لایه‌نشانی می‌کنند.

دانشمندان فلزاتی مثل نقره و روی را به ابعاد نانو درمی‌آروند که باعث ایجاد خاصیت آنتی‌باکتریال می‌شود. برخی از شرکت‌های فعال در حوزه تولید کاشی از این پوشش برای جلا دادن کاشی‌ها استفاده می‌کنند. بدین‌ترتیب کاشی‌های آنتی‌باکتریال با طرح‌های فانتزی زیبا تولید می‌شود که بازار بزرگی در کشورهای عربی دارد، در واقع عمده فروش این محصولات در کشورهای عربی است.

لایه‌نشانی فلزات در ابعاد نانو را می‌توان روی شیرآلات، سینک، سنگ‌ و سطوح مختلف نیز انجام داد. بدین‌ترتیب محصولاتی با عمر طولانی تولید می‌شوند که در برابر زنگ‌زدگی، خوردگی و خراش مقاوم است و خاصیت آنتی‌باکتریال دارد. اگر از نانوذرات در ساخت لوله‌ها استفاده شود نه‌تنها طول عمر آن را افزایش می‌دهد بلکه مانند یک عایق صوتی عمل کرده و صدای جریان مایعات به بیرون درز نمی‌کند.

استفاده از نانوپوشش در شیرهای پتروشیمی چه مزایایی دارد؟

دانشمندان با استفاده از لایه‌نشانی نانو روی سطوح داخلی و خارجی شیرآلات صنعت پتروشیمی موفق به تولید محصولاتی با عمر طولانی‌تر و مقاومت بیشتر در برابر خوردگی شده‌اند.

یکی از کاربردهای نانوپوشش‌ها در لایه‌نشانی شیرهای مورد استفاده در صنایع پتروشیمی است. این شیرها به دلیل حرکت سیالات به مرور زمان ساییده شده و عمر مفید آنها کاهش می‌یابد. اگر سطح داخلی و خارجی آنها با لایه‌ای از نانوپوشش پوشانده شود، مقاومت آنها در برابر خوردگی و ساییدگی افزایش یافته و عمر مفید آنها نیز بیشتر می‌شود.

بی‌کیفیت‌ترین شیرهای آب معمولاً یک تا سه سال عمر می‌کنند، در حالی که آب یک سیال با خوردگی پایین است. در صنایع پتروشیمی علاوه‌بر میزان خوردگی بالای ترکیبات، بحث PH محیط و ذرات معلق نیز مطرح است که باعث کاهش عمر مفید شیرآلات می‌شود. اگر پوشش شیرآلات پتروشیمی از کیفیت بالایی برخوردار باشد، عمر مفید آن بین ۱۰ تا ۱۵ سال است.

لایه‌نشانی نانو باعث افزایش سطح می‌شود که این امر هم‌جوشی مستحکم و قدرتمندی را در فلز ایجاد کرده و باعث افزایش مقاومت در برابر سایش و خوردگی ناشی از سیال می‌شود. وقتی نانوپوشش روی سطح قرار می‌گیرد مقاومت سطح در برابر خوردگی سه تا چهار برابر افزایش می‌یابد، بدین‌ترتیب عمر شیرآلات نیز به طور قابل‌توجهی افزایش می‌یابد.

سیلندر به دلیل اصطکاک بالای محیط و حرارت ناشی از محفظه احتراق خودرو در معرض میزان حرارت بالایی است. سیلندر خودرو محلی است که حرارت بالایی تولید می‌کند، بنابراین به سطح یکنواختی نیاز است که قادر به تحمل دمای فوق‌العاده بالا باشد. وقتی روغن کم می‌شود و دما فوق‌العاده بالا می‌رود، سطح سیلندر می‌سوزد که این امر باعث تغییر کلی سطح فلز می‌شود.

اگر از نانوپوشش‌ها روی سیلندر خودروها استفاده شود، مقاومت سطح در برابر حرارت به طور قابل‌توجهی افزایش می‌یابد، عمر سیلندر بیشتر می‌شود و احتمال سیلندرسوزی نیز به شدت کاهش می‌یابد.

بیشتر بخوانید:

افزایش کیفیت محصول با فناوری‌های نوین ممکن می‌شود/ راز موفقیت در بازارهای جهانی

آیا بشر عناصر بیشتری کشف می‌کند؟

۱۱۸ عنصر در جدول تناوبی وجود دارد و ردیف هفتم اخیراً تکمیل شده است اما این امر بدین معنا نیست که بشر تمامی عناصر موجود را کشف کرده باشد.

تاکنون ۱۱۸ عنصر توسط دانشمندان و محققان کشف شده با این حال عناصر بسیاری در جهان وجود دارد که انسان هنوز موفق به کشف آن نشده است. بنابراین به جرئت می‌توان گفت که بشر در آینده عناصر جدیدی را پیدا خواهد کرد.

عناصر جدید از طریق خرد شدن عناصر شناخته‌شده در کنار یکدیگر با سرعت فوق‌العاده زیاد ساخته می‌شوند. «اونوناکتیوم» که برای اولین بار در سال ۲۰۰۲ شناسایی شد اما اخیراً نامگذاری شده، سنگین‌ترین عنصر موجود است. این عنصر با شلیک ۴۰ کنتیلیون هسته کلسیم (تقریباً به سرعت نور) به کالیفورنیوم (عنصر ساخته دست بشر) ساخته شده است.

این فرایند باعث ایجاد سه اتم انوناکتیوم شد که تنها برای یک میلی‌ثانیه دوام آوردند و سپس به صورت رادیواکتیوی تجزیه شدند. آزمایشگاهی که عنصر اونوناکتیوم و عناصر دیگر را کشف کرده، مشغول شلیک و خرد کردن اتم‌های مختلف در کنار هم است تا ردیف جدیدی را در جدول تناوبی ایجاد کند.

فیلتر نانو چگونه کار می‌کند؟

فیلترهای نانو کاربردهای بسیاری در صنایع مختلف دارند. این نوع فیلترها نه‌تنها کارایی محصول را افزایش می‌دهد بلکه می‌تواند ذرات با ابعاد بسیار ریز را نیز جذب کند.

هر چیزی که بتواند ذره‌ای را از یک مایع یا هوا پاک کند، فیلتر نام دارد. هرچه میزان خلل و فرج روی سطح این فیلتر کمتر باشد، می‌تواند آلودگی بیشتری را جذب کند. یکی از کاربردهای شگرف نانوالیاف در بحث فیلتراسیون است که نه‌تنها راندمان فیلتر را بالا می‌برد بلکه ذرات با ابعاد ریزتر را نیز جذب می‌کند.

برای درک بهتر در نظر بگیرید یک ظرف را در نظر بگیرد که می‌توان ۲۰ قند مکعب شکل در آن قرار داد. اگر این قندها را خرد کنیم، فضای خالی بیشتری در دسترس قرار می‌گیرد و تعداد قندهای خردشده بیشتری در این ظرف جا می‌گیرد. خلل و فرج فیلترها نیز مکانیسمی به همین شکل دارد، فضای خالی میان اجزای تشکیل‌دهنده فیلترهای معمولی زیاد و بزرگ است.

وقتی ماده‌ای را به ابعاد نانو می‌رسانیم، سطح به شدت افزایش می‌یابد. فیلترهای نانویی خلل و فرج بسیار ریزتری دارند و بنابراین دیرتر به نقطه اشباع می‌رسند. درواقع طول الیاف در نانوفیلترها بسیار کم است، در نتیجه خلل و فرج فیلتر ریزتر بوده و قادر به جذب آلودگی‌ها و مواد در ابعاد نانو است. از مکانیسم نانوفیلترها می‌توان در فیلتر خودرو، ماسک و فیلتر روغن استفاده کرد.

انتهای پیام/